여름 방학을 맞아 섭섭박사님은 농촌 체험을 하러 시골로 떠났어요. 제철을 맞아 차지게 여문 옥수수들을 한창 수확하던 그때, 고단함을 달래 줄 맛있는 새참이 배달되었지요. 달콤 고소한 향과 함께 김이 모락모락 올라오는 옥수수를 한 입 베어 무는 순간, 섭섭박사님은 재밌는 실험이 떠올랐어요!
왜 이런 일이?
→ 결과 : 옥수수에서 추출한 점증제를 넣어 걸쭉한 샴푸 완성!
샴푸는 계면활성제로 머리카락이나 두피에 묻은 오염물을 제거해요. 계면활성제란 기름과 물이 잘 섞이도록 도와주는 화학물질로 기름에 잘 녹는 친유성기(소수성 꼬리)와 물에 잘 녹는 친수성기(친수성 머리)로 구성되어 있어요.
샴푸로 머리를 감으면, 친유성기가 두피에서 만들어진 피지 같은 오염 물질을 감싸요. 샴푸를 물로 헹구면 친수성기가 물과 함께 떠내려가며 때를 씻겨 내지요. 이번 실험에선 물처럼 흐르는 계면활성제에 끈적하게 점도를 높여줄 점증제를 첨가했어요. 옥수수에서 추출해 화학적으로 만든 글루카메이트를 사용했죠. 점증제를 많이 넣으면 두피에 삼푸 성분이 남을 수 있어 주의해야 한답니다.
우리는 멀리 이동하기 위해 자동차나 기차, 비행기 등 교통 수단을 이용합니다. 하지만 이런 교통 수단을 움직이기 위해선 연료를 태워 엔진을 가동시켜야 하고, 이 과정에서 지구온난화를 가속시키는 탄소가 배출돼요. 2014년 유럽환경청(EEA)은 1명의 승객이 1km를 이동할 때 드는 탄소 소비량이 기차 156g, 버스 68g, 비행기 285g에 달한다고 발표했어요●. 이동 수단 중에서도 같은 거리를 이동할 때 비행기가 승객당 탄소 소비량이 가장 높은 거예요.
그런데 지난 5월 18일, 한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터 민경선 선임연구원은 탄소 배출을 줄여줄 친환경 비행기 연료를 만드는 기술을 개발했다고 발표했어요. 버려지는 농업 폐기물인 옥수수 속대에서 비행기 연료로 바꿀 수 있는 ‘레불린산’을 뽑아내는 방법으로요. 옥수수는 재배 과정에서 광합성으로 탄소를 흡수하기 때문에 레불린산을 가공해 비행기의 연료로 사용하면, 탄소중립에 기여한다고 봤어요. 탄소중립은 탄소를 배출한 만큼 흡수해 실질적인 배출량을 0으로 만든다는 의미입니다. 연구팀은 보도자료를 통해 “레불린산은 수소나 전기로 대체하기 어려운 비행기나 대형차의 친환경 연료로 활용할 수 있어 의미가 있다”고 기대를 밝혔답니다.
●Focusing on environmental pressures from long-distance transport(EEA Report, 2014)
왜 이런 일이?
→ 결과 : 힘을 가할 땐 고체, 풀어주면 액체가 된다.
물이나 공기는 우리가 힘을 주는 만큼 움직여요. 반대로 케첩은 용기 안에 있을 땐 뒤집어도 고체처럼 흐르지 않고일정한 상태를 유지하다가, 힘을 가해 흔들면 멈춰 있다 어느 순간 액체처럼 흐르죠. 전자는 가해지는 힘(압력)에 따라 변형되는 정도가 같은 ‘뉴턴 유체’, 후자는 가하는 힘의 크기와 변형되는 정도가 비례하지 않는 ‘비뉴턴 유체’ 입니다.
비뉴턴 유체는 가하는 힘에 따라 점성이 변하는 독특한 성질이 있어요. 비뉴턴 유체 중에서도 ‘음의 점성증가율’을 갖는 물질 은 천천히 힘을 가하면 고체의 성질을 보이지만, 빨리 힘을 가하면 액체처럼 움직여요. 앞서 소개했던 케첩 외에도 치약, 마요네즈 등이 여기 해당해요. 반대로 ‘양의 점성증가율’을 갖는 물질은 때리거나 두드려 재빨리 압력을 가하면 고체처럼 느껴지지만, 천천히 손으로 뜨면 마치 액체처럼 손가락 사이로 흘러요. 옥수수 전분 반죽처럼 말이죠.
2012년 미국 시카고대학교 스콧 와이투카이티스 연구팀은 슬로우모션 카메라와 X선 이미지로 옥수수 전분 반죽을 관찰한 결과를 발표했어요. 연구팀은 반죽에 빠르게 힘을 가하면 현탁액●인 옥수수 전분 반죽 속에서 물은 빠르게 흘러 나가고 전분 입자는 천천히 서로 엉기면서 딱딱하게 고체화되는 걸 확인했지요. 이때 현탁액 속 입자의 분자 크기는 1㎛(마이크로미터, 1백만 분의 1미터) 보다 커야 충격에 의해 고체로 변한다고 밝혔답니다.
●현탁액 : 흙탕물처럼 액체 속에 작은 고체 입자가 퍼져 있는 혼합물.
